سفارش تبلیغ
صبا ویژن



پاییز 88 - مهندسی پلیمر(polymer engineering)

هدف آزمایش:

تهیه رزین اوره -فرمالدهید

تئوری آزمایش:

آمینو پلاستها رزینهایی هستند که از واکنش آمینها و یا آمیدها با آلدهید بدست می آیند مهمترین نوع از این نوع پلیمرها که اهمیت زیادی پیدا نموده اند عبارتند از رزینهای اوره فرم آلدهید و ملامین فرم آلدهید.محصول نهایی که از پلیمر های نامبرده تهیه میشوند

ساختمان سه بعدی دارند یعنی ترمو ست هستند ,یعنی غیر قابل حل و غیر قابل ذوب میباشند . تهیه این محصول اغلب در سه مرحله تهیه میشود,در مرحله اول رزین با وزن ملکولی پایین تهیه میشود و در مرحله بعدی واکنشهای پلیمریزاسیون تا ایجاد یک ساختمان شبکه ای پیش میرود.

وسایل و مواد مورد نیاز آزمایش:

1-    بشر یا لوله آزمایش

2-    یک نوع اسید مثل اسید سولفوریک

3-    اوره (5gr)

4-    فرمالدهید (6ml)

 

شرح آزمایش:

ابتدا 5gr اوره را به وسیله ترازو ی دیجیتا ل انداره می گیریم سپس 6ccفرما لدهید بر میداریم و هر دو را در بشر با هم ترکیب می کنیم تا کا ملا حل شود. سپس مخلوط غیر همگن حاصل را روی هیتر با درجه حرارت 80  گذاشته تا کاملا همگن شده و حل گردد  در این قسمت از آزمایش باید 6قطره اسید سولفوریک برداشته و در حالی آنرا به محلول ساخته شده اوره +فرمالدهید اضافه میکنیم له بشر حاوی محلول زیر هود قرار گرفته باشد چون بخاراتی که در اثر واکنش متصاعد میگردد سمی و برای سلامتی انسان مضر میباشد.

پس از اضافه شدن اسید سولفوریک به محلول رنگ آن به صورت شیری رنگ در می آید در این حین محلول در حال رسوب است که در زمان کمی انجام میگردد .اگر به رسوب حاصل آب اضافه کنیم دیده میشود که رسوب در ابتدا به حالت تعلیق در آمده و دوباره رسوب میگردد که این حاکی از آن دارد که ماده رسوب حاصله غیر قابل حل میباشد

رزین های اوره- فرمالدهید به دلیل پایین بودن قیمت اوره به عنوان ماده اولیه ارزان تهیه میشوند .از خواص این رزینها میتوان به مقاومت حرارتی تا 90   مقاومت الکتریکی خوب ,مقومت در برابر ترک خوردگی ,مقاومت در برابرمواد شیمیایی را نام برد .

نتیجه آزمایش:

رزین اوره فرمالده یک پلیمر شبکه ای است که در هیچ حلالی حل نمیشود و کاربرد آن در صنعت در جایی است که احتمال خوردگی یا تخریب توسط مواد شیمیایی و حلالها میرود میباشد

 

 

 

 



نویسنده » محمد . ساعت 9:41 صبح روز شنبه 88 آبان 16


خصوصیات ویسکوالاستیک مواد پلیمر:

(این مواد حد واسط بین ویسکوزها و الاستیک ها است،

هم ذخیره کننده وهم اتلاف کننده  انرزی)

1پدیده تورم ،Die swelling:

سیال خروجی از حدیده قطر دو برابری پیدا میکند و دلیل این امر فشار بالای سیال ویسکوز است.

با افزایش طولDie،(  )Die swelling کاهش می یابد.

با افزایش جرم ملکولی،Die swelling کمتر میشود.

2پدیده شکست مذاب،melt fracture:

هنگامی که یک ماده ی مذاب در بالاتر از سرعت برشی

با افزایش دما، Die swelling کاهش می یابد.

با افزایش طولDie،(  )Die swelling کاهش می یابد.

با افزایش جرم ملکولی،Die swelling کمتر میشود.

2پدیده شکست مذاب،melt fracture:

هنگامی که یک ماده ی مذاب در بالاتر از سرعت برشی بحرانی خود از حدیده عبور کند،دیده شده که ماده ی خروجی اکسترودر شده دیگر سطح صافی ندارد و سطح ان پیج و تاب خورده و یا کاملا حلزونی میشود.

 

میتوان با افزایش(  )در اکسترودر و افزایش دمای ماده مقدار سرعت برشی بحرانی را افزایش داد،علت این پدیده:نتیجه ی لغزش یا چسبندگی بین مذاب و دیواره حدیده در سرعت برشی بالا می باشد.

3پدیده پوست کوسه،shark skin:

در داخل حدیده،لایه های پوستی مذاب تقریبا راکد و ثابت است در حالی که پس از خروج از حدیده شتاب زیادی در ان ها بوجود می اید و این لایه ها می خواهند با لایه های میانی مذاب انطباق سرعتی پیدا کنند و عمود بر جهت جریان شکست اتفاق می افتد.

دور مارپیچ چه اثری روی دبی خروجی مواد دارد؟

با افزایش دور مارپیج دبی خروجی افزایش پیدا می کند.

اگر سرعت اکسترودر افزایش یابد دیگر مواد خروجی از حدیده شکل و فرم منظم خود را حفط نمی کنند . بی نظم می شوند.

 



نویسنده » محمد . ساعت 9:38 صبح روز شنبه 88 آبان 16


 

مقدمه:به طور کلی محصولات ساخته شده از پلیمرها نارسا نا بوده و مقاومت زیادی در برابر عبور جریان الکتریسیته از خود نشان می دهند. به همین دلیل از مواد پلیمری درصنعت الکترونیک و الکتروتکنیک استفاده می شود برای مثال از پلیمرها برای عایق کاری کابلهای انتقال الکتریسته، صفحات انتقال الکتریسیته و روکش باطریها استفاده می شود، اما در بعضی موارد همین مقاومت زیاد در مقابل عبور جریان الکتریسیته باعث ذخیره شدن الکتریسیته می گردد که مجموعه ای از مشکلات ناخواسته را به دنبال دارد. مثلاً ایجاد الکتریسیته ساکن در خود تسمه ها و جعبه های حفاظ دستگاهای الکتریکی، کف پوشها، البسه وغیره که باعث تولید جرقه الکتریکی می شود و در بعضی موارد ایجاد آتش سوزی می کند . در این گونه موارد، هدایت الکتریسیته به محیط اطراف مورد نیاز است. یکی از روشهای رسانا ساختن پلیمرها امتزاج آنها با مواد رسانای الکتریسیته است. با توسعه وتولید بیشتر این نوع پلیمرها در سالهای اخیر استفاده از آنها در زمینه های گوناگون نیز افزایش یافته است برای مثال در دستگاهای استفاده از انرژی خورشیدی، تابلوهای برق، دستگاهای مصرف انرژی و موتورهای مکانیکی و قسمتهای الکتریکی اتومبیل ها از این پلیمرها استفاده می شود .موادی که جهت امتزاج با موادپلیمری مورد استفاده قرار می- گیرند عبارت اند از: دوده رسانا، پودر رسانا، پودر فلزات، الیاف شیشه یا الیاف فلز ( ? و?) و... میزان رسانندگی الکتریکی پلیمرهایی که از طریق امتزاج با مواد پیش گفته، رسانا شده اند حد ومرزی دارد که بیش از آن امکان پذیر نیست. علاوه بر آن مصرف بیش از حد این مواد در پلیمر باعث تخریب و تغییرات بسیار زیاد خواص فیزیکی و مکا نیکی خود پلیمر می گردد. از این رو جهت رفع این گونه نواقص، خواص رسانش الکتریکی را می توان به طور مستقیم در خود پلیمرها به وجود آورد.اگر از یک زنجیر پلیمری دارای پیوند ? که لایه های والانس مولکولهایی آن تکمیل شده است یک الکترون برداشته شود (اکسایش)، یا به آن یک الکترون اضافه گردد(کاهش )، در آن صورت با ایجاد یک آرایش مناسب شبیه به فلزات می توان خاصیت رسانش الکتریکی را در آن ایجاد کرد .پلیمرهایی که به این ترتیب رسانای جریان الکتریسیته شده اند را فلزات آلی نیز می نامند. در دماهای معمولی نیز می توان توسط ایجاد حا لت های فضایی مناسب از ماکرومولکولها ابر- رسانا به وجود آورد. البته جهت اثبات این نظر دلیل آزمایشگاهی مورد نیاز است.از لحاظ خواص فیزیکی، ساختار مولکولی و ویژگیهای فضایی در فرآیند رسانایی، رابطه نزدیکی بین پلیمرهای رسانای الکتریسیته و سرامیک های ابر رسانا وجود دارد که این موضوع در فیزیک مورد بررسی زیاد قرار گرفته است.- پلیمرهای رسانای الکتریسیته :در اینجا سنتز پلی استیلن را که یکی از مهمترین پلیمرهای رساناست و در مراکز تحقیقاتی وعلمی جهان بیشتر مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است مطرح می کنیم .البته کارهای تحقیقاتی وسیع انجام شده در این زمینه را می توان در کتب مرجع یافت. پلی استیلن برای اولین بار در اواخر سال ???? در آزمایشگاه "ناتا" به طور مستقیم از پلیمریزه شدن استیلن به دست آمد اما احتمالاً به علت حساسیت پودر سیاه رنگ حاصل ، در مقابل اکسایش و نبود تکنو لوژی مناسب جهت بهره- برداری از آن آزمایش های بیشتر روی آن انجام نشد و حتی در این مورد مطلبی هم نوشته نشد. اما چند سال بعد در سال ???? در اثر یک اتفاق ساده یکی ازدانشجویان انستیتو تکنولوژی توکیو به نام "شیراکاوا" ، پلی استیلنی را به دست آورد، که حاصل تلاش مشترک " شیراکاوا ، مک دایارمید و هیگر" بر روی پلیمر به دست آمده توسط عمل دوپه کردن بود. آنها توانستند برای اولین بار میزان رسانندگی الکتریکی پلی- استیلن را تقریباً تا ??میلیارد برابر حالت معمولی پلیمر افزایش دهند .بعد از کشف اثر دوپه کردن درپلی- استیلن از سال ???? به بعد توجه مؤسسات تحقیقاتی و مراکز علمی بسیاری به این نوع پلیمرها معطوف گردید و در این زمینه پیشرف های بسزایی حاصل شد. برای مثال تعداد زیادی از پلیمرهای حاوی پیوند های یگانه و دوگانه ی متناوب (سیستم مزدوج) کشف گردید. از آن تاریختاکنون تعداد نا محدودیکارهای نظری در این زمینهصورت گرفته است ولی از نظرتکنولوژی هنوز مشکلات فراوانی وجود دارد.- رابطه نظم فضایی وخواص فزیکی در پلیمرهای رسانای الکتریسیته :هر جامدی الکترون دارد؛ مسئله مهم در رسانش الکتریکی چگونگی پاسخ الکترونها به میدان ا لکتریکی اعمال شده است. ناحیه هایی از
7
انرژی که برای آنها هیچ اوربیتالالکترونی موج گونه وجود ندارد، نوارهای والانس و رسانش را از هم جدا می کنند. چنین نواحی ممنوعی را شکافهای نواری می نامند. این نواحی از بر هم کنش امواج الکترونهای رسانش با مغزهای یونی بلور، حاصل می شوند. در شکل? ، نوارهای انرژی مجاز و شکافهای انرژی (فاصله بین نوارهای والانس و رسانش) برای (ا لف) نارسانا (ب) نیمه رسانا و(ج) رسانا نشان داده شده است .اگر نوارهای ا نرژی مجاز کاملاً پر یا خالی باشند ماده مانند یک عایق رفتار می کند، زیرا در این صورت هیچ الکترونی نمی- تواند درمیدان الکتریکی حرکت کند.اگر کسری مثلاً ??تا ?? درصد از یک یا چند نوار پر باشند، ماده مانند فلز رفتار می کند. ا گر تمام نوارها به استثنای یک یا دو نوار که اندکی پر یا خالی اند، کاملاً پر باشند، ماده نیمه رسانا خواهد بود. همه پلیمرهای رسانا مجموعه ای از واحدهای ساختاری مشابه دارند. جهت شناور ساختن الکترون در طول زنجیر پلیمر، احتیاج به واحدهای ساختاری مناسب با شکاف انرژی کمتر می باشد. به عنوان مثال از پلی استیلن که فقط دارای پیوندهای یگانه و دو گانه متناوب است و یا سیستم های آروماتیکی می توان نام برد




نویسنده » محمد . ساعت 12:15 عصر روز سه شنبه 88 شهریور 31


معرفی و تقسیم‌بندی پلیمرهای هوشمند

مواد هوشمند در آینده­ایی نچندان دور بازار خوبی را به خود اختصاص خواهند داد و با توجه به خواص خوبی که از خود نشان می­دهند، کاربردهای زیادی در آینده پیدا خواهند کرد. مطلب زیر که به معرفی پلیمرهای هوشمند پرداخته است، توسط دکتر هاشمی مدیرعامل شرکت گسترش مواد پیشرفته (وابسته به سازمان گسترش و نوسازی صنایع ایران) به شبکه ارسال گردیده است

هوشمندی در مواد، خاصیتی است که مختص به گروه خاصی نبوده و در اغلب گروه­های مواد دیده می­شود. پلیمرها نیز از این قضیه مستنثنا نیستند و در برابر محرک­های مختلف مثل دما، میدان­های الکتریکی و میدانهای مغناطیسی، عکس‌العمل­های متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این پلیمرها به گروه‌های مختلفی تقسیم ‌می‌شوند و دارای خواص و کاربردهای متفاوتی می‌باشند. در ذیل به معرفی، تقسیم‌بندی، کاربردها و بازار این مواد به طور مختصر اشاره شده است:

 

1) پلیمرهای فعال الکتریکی (EAP)

 


مکانیزم هوشمندی در این مواد، عکس‌العمل‌ در برابر تحریکات الکتریکی خارجی است. این عکس‌العمل، تغییر در ابعاد و هندسه ماده را شامل می شود.

این پلیمرها که در سال 1990 شناخته شده­اند، کاربردهای زیادی در پزشکی، صنعت و مهندسی عمران دارند. این پلیمرها به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند:

الف)پلیمرهای فعال الکتریکی الکترونیکی که به منظور حفظ تغییر مکان ایجاد شده در اثر اعمال ولتاژ DC مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربردهای زیادی در رباتها دارند. این دسته خود از جنبه کاربردی به دو گروه تقسیم می‌شود که عبارتند از: گروهی که در حسگری خود از رسانایی و هدایت الکتریکی بهره می‌برند و گروهی که از فعالیت الکتریکی خود در اثر تحریک خارجی به عنوان محرک استفاده می‌کنند.

کاربردهای این پلیمرها در صنایع مختلفی است که می‌توان از جمله آنها مواد الکترواستاتیک در لباسهای ضد الکتریسیته، چسب‌های رسانا، حفاظ‌های الکتریکی و مغناطیسی، تخته‌های مدار چاپی الکترونیکی، رشته‌های اعصاب مصنوعی، سازه‌های هواپیما و پیزوسرامیک­ها را نام برد.

ب)پلیمرهایفعالالکتریکییونی هستند که در غشاهای مبادله­گر یونی، محرک‌های الکترومکانیکی، سنسورهای حرارتی- شیمیایی، الکترولیت­های جامد، باطری‌های قابل شارژ و سیستم‌های رهایش دارو در پزشکی کاربرد دارند.

پلیمرهای فعال الکتریکی به عنوان دی­الکتریک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان نمونه پلیمرهای که دارای سفتی (Stiffness) و ثابت دی­الکتریک بالا می‌باشند، در محرک­های(Actuator) با کرنش بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند که به طور نمونه در پیزوالکتریک­ها کاربرد دارند.

قابل ذکر است که الاستومرهای بلور مایع، الاستومرهای الکتروویسکوالاستیک، پلیمرهای فروالکتریک، نانولوله‌های کربن و پلیمرهای رسانا که بعنوان شناساگرهای گازهای سمی (حسگرهای یونی) در پالایشگاهها و صنایع نظامی کاربرد دارند، نیز در این گروه قرار می‌گیرند
.

 

2) سیالات مغناطیسی و رئولوژیکی (MRF)<\/h1>



در این نوع از پلیمرهای هوشمند، با تغییر میدان مغناطیسی، ویسکوزیتة آنها تغییر می‌کند و عملکرد آنها مشابه سیالات الکتریکی رئولوژیکی می‌باشد.

 

3) سیالات الکتریکی رئولوژیکی (ERF)<\/h1>



این سیالات اساس پلیمری دارند و در برابر میدان الکتریکی از خود تغییر ویسکوزیته نشان می‌دهند که می­توان با این تغییر ابعاد را تحت تاثیر قرار داد. به طور مثال این مواد در کمک فنرهای خودرو در خودروهای جدید کاربرد دارند و با تغییر جریان می‌توان ارتفاع خودرو را تنظیم نمود.

این نوع پلیمرها در راه‌سازی، پل‌سازی و صنعت ساختمان نیز استفاده می‌شود و امروزه در تکیه‌گاه خیلی از پل‌ها خصوصاً پل‌های معلق از این مواد استفاه می‌شود.

سیالات ERF دارای سه نوع مثبت، منفی و مواد نوری الکتریکی هستند. اگر با اعمال میدان الکتریکی، ویسکوزیته افزایش یابد ERF مثبت است، اگر با افزایش میدان الکتریکی ویسکوزیته کاهش یابد ERF منفی است و اگر با تاباندن اشعه ماوراء بنفش ویسکوزیته تغییر کند ERF از نوع نوری و الکتریکی می‌باشد.

 

4) ژل‌های پلیمری هوشمند<\/h1>



با تغییر در زنجیره پلیمرها می‌توان ژل­ها را ساخت که این کار با تعویض بعضی از مونومرهای زنجیره با مواد شیمیایی صورت می‌گیرد. تفاوت اصلی ژل­ها با پلیمرها سازگاری شیمیایی و ترمودینامیکی آنها با حلال‌ها می‌باشد و نیز خاصیت رطوبت‌گیری که در آنها وجود دارد.

ژل­ها براساس ویژگی‌هایی نظیر طبیعت گروه‌های تشکیل­دهنده، خواص مکانیکی، ویژگی‌های ساختاری و شکل شبکه تقسیم‌بندی می‌شوند و در برا بر محرک‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی نظیر دما، میدان الکتریکی و مغناطیسی، نور، فشار و PH، از خود عکس‌العمل‌ نشان می‌دهند و در صنایع دفاعی، زیستی، داروسازی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

5) پلیمرهای با حافظه شکلی<\/h1>



مشابه آلیاژهای حافظه‌دار هستند به این ترتیب که در اثر تغییرات دمایی از خود تغییرات ابعادی نشان می‌دهند که علت آن تغییر در مورفولوژی زنجیره‌ها است. این پلیمرها در مواردی مثل جیگ و فیکسچرهای ماشینکاری کاربرد دارند.

 

بررسی بازار <\/h1>

پلیمرهای هوشمند هنوز خیلی تجاری نشده‌اند، بنابراین بازار خیلی بزرگی را به خود اختصاص نمی‌دهند. البته 5 تا 15 سال آینده این بازار رشد بسیار خوبی خواهد داشت زیرا کاربردهای آینده این مواد که در حوزه‌های مختلفی چون پزشکی، کامپیوتر، خودرو، تلویزیون، پول الکترونیکی، کنترل­کننده‌های بهداشتی، هوافضا، بیوتکنولوژی، صنایع نظامی، الکترونیک و فناوری نانو خواهد بود، نویددهنده بازار بزرگی برای این مواد است.

در بین سال­های 2010-1992 بر اساس پیش­بینی­های انجام شده، در برخی از کاربردهای اصلی این مواد مثل غلافها و پوششهای سیم و کابل، باطری‌های ذخیره انرژی با ظرفیت بالا و سپرهای تجهیزات الکترونیک که در فضاپیماها و محافظ‌های الکترونیک کاربرد دارند، روند مصرف رو به افزایش است و بازار خوبی را به خود اختصاص خواهند داد. مثال­های زیر به صحت این ادعاها اشاره دارد:

از سال 2000-1992 مصرف این مواد رو به افزایش بوده بطوری که مصرف پلیمرهای هادی استفاده در باطری‌ها در سال 2000 معادل 500 هزار پوند بالغ بر 50 میلیون دلار بوده است
.

بازار سپرهای الکترونیک در سال 1988، 116 میلیون دلار و در سال 1993، 165 میلیون دلار بوده است و امروزه پوشش­های هادی و صفحات پلیمری 75 درصد بازار مواد مشابه را به خود اختصاص داده­اند.

هزینه پوشش­های پلاستیکی نسبت به سایر مواد پایین‌تر است و 1.25 تا 2.5 دلار به ازای هر فوت مربع ذکر شده است.

البته عمده بازار مواد هوشمند پلیمری در کشورهای پیشرفته است و باید این بازار را به کشورهای در حال توسعه گسترش داد و این نیاز را برای این کشورها به وجود آورد. پیش‌بینی انجام­شده در مورد بازار این مواد تا سال 2010 بالغ بر 457 میلیون دلار خواهد بود.



 



نویسنده » محمد . ساعت 12:11 عصر روز سه شنبه 88 شهریور 31


نانوالیاف؛ معرفی و فرصت ها

نانوالیاف

اصطلاح نانوالیاف به رشته های نسبتاً کوتاهی با قطر کمتر از 500 نانومتر اطلاق می شود و مانند نانوسیم ها از انواع ساختارهای تک بعدی می باشند. این مواد در زمینه های گوناگون از جمله: تولید لباس های محافظ، تولید آینه های قابل استفاده در فضا، فیلتراسیون هوا و از همه مهم تر به عنوان تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها کاربرد دارند. نانوالیاف به سه گروه طبقه بندی می شوند که عبارت اند از:

1. نانوالیاف پلیمری

2. نانوالیاف کربنی

3. نانوالیاف معدنی

در ادامه به بررسی برخی از روش های تولید، خواص و کاربردهای مهم نانوالیاف پرداخته می شود.

1. نانوالیاف پلیمری

ریسندگی الکتریکی (الکتروریسی) electro spinning روشی برای تولید الیاف پلیمری با قطر زیر نانومتری است. این روش به جهت سادگی و همچنین تولید در مقیاس نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ایده را اولین بار زلنی(zeleny )  مطرح، سپس در سال 1934 فرماهالز  آن را ثبت و در سال 1990 دکتر رنکر (Reneker)  آن را بازسازی کرد.

در روش الکتروریسی هم از مذاب و هم از محلول پلیمری می توان استفاده کرد. در این روش پلیمرهای مختلفی از جمله پلی استیرن ریسیده شده اند که فطر آن ها در حدود چند نانومتر بوده است.

شمایی از دستگاه الکتروریسی
شکل1

مطابق شکل 1 در این روش محلول پلیمری توسط یک سرنگ که سر آن به یک نازل با قطر نانومتری وصل است، به طرف سطح جمع کننده مواد تزریق می گردد. بین نازل و سطحی که الیاف روی آن تولید می شود؛ اختلاف پتانسیلی در حدود هزار ولت ایجاد می شود. این امر علاوه بر باردار کردن محلول پلیمری و پلیمریزه کردن الیاف، سبب خارج شدن سریع پلیمر از نازل و تولید نانوالیاف پلیمری می گردد.

در این روش می توان مواد دیگر مانند نانوذرات یا نانولوله ها را جهت بهبود خواص نانوالیاف، درون نانوالیاف جاسازی کرد.

برای دیدن عملکرد فرآیند الکتروریسی اینجا کلیک کنید

2. نانوالیاف کربنی

نانوالیاف کربنی عمدتاً بر اساس روش های تولید نانولوله های کربنی تولید می شوند. با این توضیح که در برخی روش ها نانولوله ها و در برخی روش های دیگر نانوالیاف کربنی درصد بیشتری از محصول را شامل می شوند.

به عنوان مثال در روش های تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، عمدتاً نانولوله های کربنی تولید می شوند، این در حالی است که در روش CVD این درصد خیلی کمتر خواهد بود.

3. نانوالیاف معدنی

این الیاف با فرایند سل- ژل و حرارت دهی تولید می شوند. هنگامی که سل در یک قالب ریخته شود، ژلی مرطوب شکل می گیرد که این ژل پس از خشک کردن به صورت ذرات سرامیکی متراکم می شود. در این راستا با تنظیم کردن ویسکوزیته سل در یک محدوده مطلوب می توان الیاف سرامیکی نانومتری به دست آورد. بدین ترتیب فیلتری به دست می آید که دارای خلل و فرج نانومتری است.

شرکت Argonide Nanomaterial   نانوالیاف آلومینا را با قطر 2 نانومتر و طول دهها و صدها نانومتری ساخته است. این الیاف به دلیل داشتن نیروهای الکترواستاتیک، ویروس ها و دیگر ذرات را به خود می چسبانند و لذا برای دفع آلودگی به کار می روند. مزیت فیلترهای ساخته شده با این روش این است که چون فیلتراسیون آنها فقط بر راهکار غربالگری مبتنی نیست، ذرات در بین فیلتر و نه روی سطح آن جمع شده و بنابراین کمتر با انسداد مواجه می شوند (این قسم فیلتر، فیلتر عمقی خوانده می شود).

فرصت ها در نانوالیاف

نانوالیاف به سبب استحکام بیشتر نسبت به همتاهای بزرگ مقیاس خود و همچنین نسبت سطح به حجم بالاتر (خصوصیتی که نانوذرات را برای کاتالیز ارزشمند می سازد) قابلیت استفاده به صورت بستر واکنش را دارند.

به بافتن نانوالیاف دست یافته ایم، اما مثلاً سر و صورت دادن این ساختارهای ظریف به صورت کتان کاملاً چالش برانگیز است. البسه ساخته شده از نانوالیاف به عبور هر چیزی غیر از مولکولهای بسیار کوچک مقاوم اند و لذا مصارف گسترده ای در پوشاک مقاوم به مواد شیمیایی دارند. همچنین توانایی آنها در اجتناب از آب، روغن و .. می تواند به لباس های ضد لک تجاری منتهی شود. کما اینکه شرکت Nano-Tex   هم اکنون تولید کننده تجاری موادی است؛ که از روکش دهی الیاف بافتنی معمولی با نانوالیاف تولید شده و به همین علت نسبت به لک مقاوم می باشند.

یکی از مهمترین کاربردهای نانوالیاف پلیمری استفاده ی آنها در فیلتراسیون هوا است که در صنایع هوایی کاربرد فراوان دارند. به عنوان مثال می توان نانوالیاف پلی استیرن را با الیاف شیشه ای مخلوط و نانو وب هایی  ساخت که بتوانند عمل فیلتراسیون را در فیلترهای هوا انجام دهند. نمونه ای از یک نانو وب (nanoweb) در شکل 2 نشان داده شده است.

نانووب
شکل2

مصارف ادعا شده ی دیگر نانوالیاف پلیمری عبارتست از استفاده به عنوان محیط دارورسانی و استفاده در مصارف سنسور و نانوالکترونیک.

همان طور که ذکر شد، اولین کاربرد نانوالیاف آلومینا در فیلتراسیون ویروس ها و باکتری ها از منابع آبی یا هوایی یا سیالات زیستی می باشد. واضح است فیلتراسیون منابع آبی بازار بزرگی دارد، اما این الیاف ابتدا باید برتری خود را بر فناوری های موجود نشان دهند.

 

 

منابع:

1. K. Graham, M. Ouyang, T. Raether, T. Grafe, B. McDonald, Paul Knauf Polymeric Nanofibers in Air Filtration Applications, Donaldson Co Inc.,PO Box 1299 Minneapolis., MN 55440, 2003.

2. http://www.nanophase.com

3. http://www.nanocor.com

4. فتح الله کریم زاده، احسان قاسمعلی، سامان سالمی زاده، "نانومواد؛ خواص، تولید و کاربرد"، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1384. 

 



نویسنده » محمد . ساعت 12:4 عصر روز سه شنبه 88 شهریور 31


نانوپلیمرها؛ معرفی و کاربرد

1. مقدمه

 

خواص مواد پلیمری به شدت وابسته به اندازه و مورفولوژی آنهاست. تفاوت رفتار پلیمرهای آلی در مقیاس نانومتر نسبت به نمونه های توده و مشخصه های طیفی این مواد، گواه این مدعاست. همچنین وابستگی طیف های UV و IR به اندزه ذرات، به دفعات مشاهده شده است. با توجه به وابستگی ذاتی خواص مکانیکی و ترموفیزیکی (خواص فیزیکی وابسته به دما نظیر: کشش، سختی و...) پلیمرها به ابعادشان، قابلیت تهیه و کنترل مواد پلیمری در مقیاس نانومتر برای بهبود خواص و گسترش کاربردشان در طیف وسیعی از صنایع  از رهایش دارو در پزشکی تا صنایع الکترونیکی شامل: سلولهای فتوولتائیک، باتریهای پلاستیکی و دیودهای نشر نور حائز اهمیت است. به همین دلیل، روش های مختلفی پلیمریزاسیون اعم از شیمیایی و الکتروشیمیایی همگی مترصدند تا ساختارهای نانوذره، نانو و میکرولوله و نانوالیاف را از پلیمرها تهیه نمایند.

 

اندازه کوچک‌ترین بعد یک نانوساختار پلیمری می‌بایست در محدوده 1 تا 100 نانومتر قرار گیرد و این در صورتی‌ است که اندازه مارپیچ یک زنجیر پلیمری در محلولی رقیق، در این محدوده قرار دارد. هرچند که این مارپیچ‌ها از نظر ساختاری چندان پایدار نبوده و با زمان محتمل تغییرات می‌شوند.

 

از جمله پلیمرهایی که در بحث نانومواد جایگاه ویژه‌ای دارند، پلیمرهای رسانا می‌باشند. پلیمرهای رسانا که در طول سه دهه اخیر توجه زیادی را به خود معطوف داشته‌اند، به سبب تغییر در خواص نوری و الکتریکی‌شان در ابعاد نانومتر، محتمل‌ترین سیستم‌ها برای کاربردهای نانوالکترونیک می‌باشند. خانواده پلی‌آنیلین نمونه‌ای از این پلیمرهاست. نظر به این‌که پلی‌آنیلین می‌تواند مورفولوژی‌های تک‌بعدی نظیر نانولوله، نانوسیم، نانوذرات کلوئیدی و نانوالیاف را تولید نماید؛ تحقیقات زیادی متوجه آن است.

2. کاربردهای نانوپلیمرها

 

1-2) روکش دارو

 

یکی از طبقه‌های بزرگ سیستم رهایش دارو، موادی هستند که جهت محافظت دارو به هنگام انتقال در بدن به صورت روکش، دارو را دربرمی‌گیرند. این مواد عبارتند از: لیپوزوم و پلیمرها که در ابعاد میکرو به کار می‌روند.

 

هنگامی که مواد روکش به صورت نانوذرات ساخته شوند، دارای سطحی بزرگ‌تر با همان حجم، اندازه منافذ ریزتر، حلالیت بهتر و خواص ساختاری متفاوت خواهند بود. این عوامل سبب نفوذ و تخریب بهتر غلاف خواهد شد.

 

اخیراً دانشمندان در حال بررسی ساخت سیستم‌های رهایش دارو بر اساس نانوذارت می‌باشند. به طور مثال آن‌ها در درمان تومورهای مغزی؛ از نانوذرات استفاده کرده‌اند. داروی ضدتومور به ذرات یک نانوپلیمر به نام بوتیل‌سیانو‌ (PBCA) می‌چسبد و با پلی‌سوربات 80 روکش می‌شود.

 

2-2) حامل‌های دارو

 

طبقه دیگری از سیستم‌های رهایش دارو که فناوری نانو راه‌کارهای جالبی در آن ارائه داده است؛ نانوموادی هستند که دارو را به محل مورد نظر در بدن هدایت می‌کنند.

 

یکی از نانوموادی که مورد توجه می‌باشد؛ درخت‌سان است. درخت‌سان یک مولکول پلیمری با شاخه‌های جانبی می‌باشد که اولین بار توسط دون تومالیا (Don tomalia) کشف شد. محققان از این ماده جهت رسیدن به مواد ژنتیکی یا از بین بردن تومور درون سلول‌ها بدون نیاز به پاسخ سریع، استفاده می‌کنند. این ویژگی به دلیل اندازه کوچک درخت‌سان‌ها و ساختار شاخه‌ای آن‌هاست.

 

3-2) مواد قابل کاشت در بدن

 

یکی از کاربردهای نانوپلیمرها، تهیه مواد زیست‌سازگار جهت ترمیم و جای‌گذاری بافت‌های انسانی می‌باشد. به طور مثال؛ نانوپلیمرهایی مانند پلی‌وینیل‌الکل (PVA) را می‌توان جهت روکش دستگاهایی که در بدن کاشته می‌شوند در تماس با خون هستند؛ مانند قلب مصنوعی و رگ‌ها به کار برد تا از تشکیل لخته جلوگیری کند یا لخته‌های تشکیل شده را پراکنده کند.

 

هم‌چنین، اکنون سلول‌های اپیتلیای قرنیه به صورت دانه‌هایی درون ساختار هیدروژنی PVA در دست بررسی هستند. این ماده پلیمری می‌تواند بیش از 20? وزن خود، آب جذب کند، در حالی‌ که ساختار سه‌بعدی خود را نیز حفظ کند.

 

4-2) دیوارهای ضد زلزله

 

مؤسسه Leeds Nano Manufacturing، در حال ساخت دیوارهای مخصوصی برای منازل است که دارای نانوذرات پلیمری می‌باشد. این ذرات تحت فشار به مایع تبدیل شده و درون ترک‌های دیوار جریان یافته و به ماده‌ای سخت تبدیل می‌شود.

 

در صورت موفقیت‌آمیز بودن این آزمایش، در مناطق زلزله‌خیز جهان خانه‌هایی مقاوم در برابر لرزش ساخته خواهد شد. این دیوارها از جهت دیگری نیز ممتاز هستند؛ آن‌ها دارای حسگرهای بی‌سیم و فاقد باتری و برچسب‌های شناسایی فرکانس رادیویی هستند که اطلاعات وسیعی از قبیل هرگونه فشار و لرزش، حرارت، رطوبت و سطح گاز را در طول زمان در اختیار ما قرار می‌دهند

 لطفا نظراتتونو برام ارسال کنید:saeidi.polyeng@yahoo.com
saeidi.polyeng@gmail.comمؤدب



نویسنده » محمد . ساعت 12:0 عصر روز سه شنبه 88 شهریور 31


آینده صنایع پلیمری و مواد پلیمری

یکی از روندهای مؤثر بر صنایع پلیمری آن است که شرکتها از کسب و کار (Business) مواد به سوی کسب و کار علوم زندگی(Life sciences) در حال سوق یافتن هستند.روند دیگر حرکت به سمت تولید قطعات و محصولات پلیمری به طور انبوه است؛ در واقع صرف مواد پلیمری تولید نمی­شوند بلکه محصولات پلیمری به صورت قطعات ساخته شده ارائه می­شوند. در این میان تولید پلیمرهای با کارایی بالا (High performance) و پلیمرهای عامل­دار (Functional) که نقش تعیین­کننده­ای در صنایع شیمیایی دارند، همچنان مورد توجه زیاد شرکت­ها هستند ولی روندی که در مورد این دسته از پلیمرها مشاهده می­شود نیز آن است که توسعه آنها توسط صنایعی که این مواد را به کار خواهند گرفت نظیر صنایع الکترونیک، صنایع پزشکی و غیره صورت می­پذیرد. بنابراین در جمع­بندی مطالب بالا می­توان گفت که در آینده سود حاصل از کسب و کار پلیمرها، از قطعات ساخته شده از آنها حاصل می­شود و نه لزوماً از خود مواد پلیمری.



نویسنده » محمد . ساعت 4:9 عصر روز دوشنبه 88 شهریور 23


الیاف شیشه با استحکام بالا (1)

 

چکیده

شروع تولید الیاف شیشه برای اولین بار در سال 1935 در شهر نوارک ایالت اوهایو انقلابی در تقویت مواد کامپوزیتی بود به طوریکه تولید الیاف شیشه در سال 2000 به 6/2 میلیون تن در سال رسید. در سال 1942 کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف شیشه برای اولین بار در سازه های هوافضایی استفاده گردید. در اوایل دهه 1960 الیاف شیشه با مقاومت بالا، S-Glass، باعث بوجود امدن همکاری میان نیروهای هوایی ایالات متحده و شرکت اونز کورنینگ گردید. در سال 1968 الیاف نوظهور S-2 Glass کاربردهای تجاری بالایی پیدا کرد. الیاف شیشه با استحکام بالا الیافی هستند که ترکیبی از مقاومت در برابر دماهای بالا، پایداری، شفافیت و حالت ارتجاعی را دارا میباشند و در عین حال ازنظر قیمت، وزن و عملکرد قابل توجیه هستند. سودمندی الیاف شیشه با استحکام بالا از نظر خواص فیزیکی، مکانیکی، الکتریکی، حرارتی، صوتی، اپتیکی و تشعشعی سنجیده میشود.

1- معرفی

مصریان باستان با استفاده از گرما، بوسیله الیاف خشنی از شیشه نرم شده ظروف شیشه ای میساختند. در قرن 18 میلادی دانشمند فرانسوی، ریمور، ملاحظه کرد الیاف شیشه نرم قابلیت شکل پذیری برای تبدیل شدن به پارچه شیشه ای تابیده شده را دارد. الیاف شیشه اولین بار در مقدار قابل ملاحظه توسط شرکت اونز کورنینگ در دهه 1930 برای کاربردهای الکتریکی در دمای بالا تولید شد. مواد خام اولیه ازجمله سیلیکات، سودا، خاک رس، سنگ آهک، اسید بوریک، فلور اسپاریا اکسیدهای فلزی مختلف آمیخته شده تشکیل شیشه می دهند که آن را د رکوره ذوب کرده و در یک مسیر افقی به سمت تقسیم کننده جریان می یابد.

شیشه مذاب به سمت بوشینگ های از آلیاژ پلاتونیوم/ رادیوم جاری شده سپس از داخل بوشینگ های مجزا و اریفیس ها با قطر 03/2-76/0 میلیمتر می گذرد سپس برای جلوگیری از تشکیل کریستال به سرعت بوسیله هوا خنک شده و الیاف با قطر مطلوب 3 تا 35 میکرومتر بدست می آید. الیاف شیشه که برای مصارف و کاربردهای مختلف با آهار مناسب آهارزنی شده است بوسیله یک قرقره مکانیکی حداکثر با سرعت m/s 61 جمع می گردد. الیاف شیشه با استحکام بالا مانند S-2 Glass ترکیبی از آلومینو سیلیکات میباشند که در دمای بالا به صورت رشته های با قطر مطلوب 5 تا 24 میکرون درمی آیند. انواع مختلف دیگر از شیشه های سیلیکاتی برای تولید پارچه و صنعت کامپوزیت تولید میشوند. ترکیبات شیمیایی گوناگون که در زیر توضیح داده شده براساس استاندارد ASTM C 162 برای بدست آوردن ویژگی ها و خواص و کاربردهای مختلف ایجاد شده است.

-A- Glass شیشه های سودا- آهک- سیلیکات در جایی کاربرد دارند که مقاومت، ماندگاری و مقاومت الکتریکی خوب E- Glass موردنیاز نمی باشند.

-C- Glass شیشه های کلسیم- بروسیلیکات به علت پایداری شیمیایی در محیطهای خورنده اسیدی استفاده می گردند.

-D- Glass شیشه های بوروسیلیکات ثابت دی الکتریک پایین جهت کاربردهای الکتریکی استفاده می گردند.

-E- Glass شیشه های آلومینا-کلسیم- بوروسیلیکات با حدأکثر درصد وزنی قلیایی 2% برای مصارف عمومی مقاومت و مقاومت الکتریکی بالا مورد نیاز می باشد.

-ECR Glass شیشه های کلسیم-آلومینا سیلیکات با حداکثر درصد وزنی قلیایی 2% برای مصارفی که مقاومت، مقاومت الکتریکی و مقاومت د ربرابر خوردگی در محیط های اسیدی مطلوب میباشد.

-AR- Glass شیشه های قلیایی پایدار که از زیر کنیوم سیلیکات ساخته شده و در لایه های سیمانی در بتن کاربرد دارد.

-R- Glass شیشه های کلسیم- آلومینو سیلیکات که برای تقویت و افزایش مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی اسید کاربرد دارند.

- S-2 Glass شیشه های منیزیوم- آلومینو سیلیکات که در لایه های پارجه ای یا در تقویت سازه های کامپوزیتی کاربرد دارند که نیاز به استحکام بالا و پایداری در دماهای خیلی بالا و مقاومت در برابر اسید حس میشود.

2- ترکیبات شیمیایی الیاف شیشه

تفاوت ترکیبات شیمیایی در انواع شیشه ناشی از تفاوت در مواد خام اولیه یا در فرآیند فرم دهی یا در قیود محیطی در سایت تولید میباشد. این نوسانات شیمیایی تغییر قابل توجهی در خواص شیمیایی و فیزیکی انواع شیشه ایجاد نمی کند. کنترل سخت گیرانه باعث دستیابی به ترکیبات ثابت در تولید شیشه می گردد.

3- خواص الیاف شیشه

خواص الیاف شیشه ازجمله مقاومت کششی، مدول یانگ و ماندگاری شیمیایی مستقیماً از الیاف اندازه گیری میشود. خواص دیگر مانند ثابت دی الکتریک ضریب اتلاف مقاومت دی الکتریک، مقاومت حجم/ سطح و انبساط حرارتی از توده های انباشته نمونه آنیل شده به دست می آید. خواصی ازجمله چگالی و ضریب و ضریب شکست در هر دو حالت اندازه گیری می گردد.

 

منبع: فصلنامه کامپوزیت

 

 لطفا نظراتتونو برام ارسال کنید:saeidi.polyeng@yahoo.com
saeidi.polyeng@gmail.comمؤدب



نویسنده » محمد . ساعت 8:49 عصر روز پنج شنبه 88 شهریور 19